Давайте разберем задачу пошагово.
Условие задачи
Моторная лодка прошла по течению реки 60 км и вернулась обратно. На обратный путь (против течения) лодка потратила на 2 часа больше времени, чем на путь по течению. Скорость течения реки равна 4 км/ч. Нам нужно найти скорость лодки в неподвижной воде.
Обозначения
- Пусть \( v \) — скорость лодки в неподвижной воде (в км/ч).
- Скорость лодки по течению будет \( v + 4 \) км/ч (так как скорость течения добавляется к скорости лодки).
- Скорость лодки против течения будет \( v - 4 \) км/ч (так как скорость течения вычитается из скорости лодки).
Время в пути
Время на путь по течению (60 км):
\[ t_1 = \frac{60}{v + 4} \]Время на путь против течения (60 км):
\[ t_2 = \frac{60}{v - 4} \]
Условие о времени
По условию задачи, время на обратный путь (против течения) на 2 часа больше, чем на путь по течению:
\[ t_2 = t_1 + 2 \]
Подстановка времени
Подставим выражения для \( t_1 \) и \( t_2 \):
\[ \frac{60}{v - 4} = \frac{60}{v + 4} + 2 \]
Удаляем дроби
Умножим обе стороны уравнения на \( (v + 4)(v - 4) \) (чтобы избавиться от дробей):
\[ 60(v + 4) = 60(v - 4) + 2(v^2 - 16) \]
Раскроем скобки
Раскроем и упростим:
\[ 60v + 240 = 60v - 240 + 2v^2 - 32 \]
Сократим \( 60v \) с обеих сторон:
\[ 240 = -240 + 2v^2 - 32 \]
Приведем все к одной стороне
Добавим 240 и 32 к обеим сторонам:
\[ 240 + 240 + 32 = 2v^2 \] \[ 512 = 2v^2 \]
Разделим на 2
\[ 256 = v^2 \]
Извлечем квадратный корень
\[ v = \sqrt{256} = 16 \]
Ответ
Скорость лодки в неподвижной воде составляет \( 16 \) км/ч.
Таким образом, мы нашли скорость моторной лодки, проанализировав все этапы задачи и решая уравнения.